[ad_1]
در آغاز قرن بیستم، توماس ادیسون باتری نیکل-آهن را ساخت که دارای خواص قابل توجهی بود. با گذشت بیش از یک قرن ، محققان هنوز بر روی توسعه این باتری قابل شارژ و سازگار با محیط زیست ، که به باتری ادیسون معروف است ، کار می کنند و گام های بلندی را برداشته اند.
باتری های نیکل آهنی مقاوم و بسیار بادوام هستند. تحمل آنها در صورت شارژ بیش از حد نیز بسیار بالا است. مزیت دیگر این باتری ها مقاومت خوب آنها در برابر اتصال کوتاه است. اگر باتری های نیکل آهن برای مدت طولانی شارژ نشوند، حتی پس از شارژ مجدد نیز عملکرد خوبی خواهند داشت. شایان ذکر است که این نوه های باتری به دلیل وزن زیاد برای برخی کاربردها استفاده می شوند که وزن باتری در آنها اهمیت چندانی ندارد.
استفاده مناسب از باتری های نیکل-آهن در سیستم های انرژی خورشیدی و باد است. توجه داشته باشید که عمر باتری های نیکل-آهن بیشتر از باتری های جانبی سرب اسیدی است و در واقع ماندگاری بیشتری دارند. اما به دلیل هزینه تولید ، این باتری ها به مرور زمان محبوبیت خود را از دست داده اند.
باتری نیکل آهن در زمان ادیسون
حدود 120 سال پیش ، ماشین برقی توماس ادیسون آنقدر سریع در جاده سنگی وست اورنج در نیوجرسی حرکت کرد که عابران پیاده و دیگر وسایل نقلیه معمولی متعجب شدند. توماس ادیسون اتومبیل برقی خود را با دو برابر سرعت یک ماشین معمولی در آن زمان رانندگی کرد و گرد و غبار را از جاده های سنگلاخی بیرون زد. در نبرد ، وسیله برقی ادیسون می تواند اسب های تیز و سایر وسایل نقلیه معمولی را به میدان نبرد برساند.
راننده این خودروی خاص، توماس ادیسون، در اوایل دهه 1900 توانست ساختار باتری ماشین الکتریکی آن زمان را تغییر دهد.
در اکثر اتومبیل های برقی در آن زمان از باتری های سرب اسید استفاده می شد و توماس ادیسون ماشین الکتریکی خود را به نوع جدیدی از باتری مجهز کرد. قصد او تجهیز تمام اتومبیل های آن زمان به این نوار بود. باتری ادیسون نیکل آهنی بود.
بر اساس کار محقق سوئدی Ernst Waldmar Jangner، که اولین باتری آهن نیکل را در سال 1899 توسعه داد، ادیسون ایده تغییر باتری را برای استفاده در خودروها مطرح کرد. ادیسون ادعا می کند که باتری های نیکل-آهنی بسیار بادوام هستند و می توانند دو برابر سریعتر از باتری های سربی شارژ شوند. او برای ساخت این خودروی برقی کارآمدتر با فورد موتور قرارداد بست.
اما باتری های نیکل و آهن نیز مشکلاتی داشتند. به عنوان مثال، این باتری بزرگتر از یک باتری سرب اسیدی بود و قیمت آن بیشتر بود. همچنین هنگام شارژ هیدروژن آزاد می کند که می تواند خطرناک و آزاردهنده باشد. بیش از یک قرن بعد ، مهندسان توانستند باتری های نیکل-آهن را توسعه دهند.
متاسفانه ، وقتی ادیسون مدل پیشرفته تری از این باتری را توسعه داد ، از توزیع کنندگان سوخت های فسیلی بیشتر از خودروهای برقی استفاده شد. خودروهای سوخت فسیلی می توانند مسافت های طولانی را طی کنند. در همان زمان قرارداد ادیسون با فورد موتور فسخ شد. با این حال ، باتری های توسعه یافته توسط ادیسون هنوز در مکانهای خاصی مانند سیگنالینگ راه آهن مورد استفاده قرار می گرفت. استفاده از چنین باتری های بزرگی در خطوط سیگنالینگ راه آهن مشکلی نداشت ، بنابراین باتری ادیسون راه خود را پیدا کرد و مورد استفاده قرار گرفت.
اما بیش از یک قرن بعد، مهندسان باتری های نیکل-آهن را ساختند. این باتری ها در حال حاضر در پاسخ به چالش های زیست محیطی و استفاده از انرژی های تجدیدپذیر مورد بررسی قرار می گیرند. استفاده از منابع طبیعی انرژی مانند باد و انرژی خورشیدی از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
تا اواسط سال 2010 ، یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه صنعتی دلفت در هلند روی توسعه باتری های نیکل-آهن کار می کرد و تا حدودی موفقیت آمیز بود. هنگام شارژ مجدد ، الکتریسیته از باتری عبور می کند و باعث واکنش شیمیایی می شود که هیدروژن و اکسیژن آزاد می کند. این واکنش شیمیایی به تیم تحقیق یادآوری کرد که هیدروژن در حین الکترولیز از آب خارج می شود.
فوکو مولدر ، سرپرست تیم تحقیقاتی دانشگاه دلفت می گوید:
“به نظر من واکنش شیمیایی هر دو سیستم یکسان است. این واکنش شیمیایی راهی برای جداسازی هیدروژن از آب است.”
باتری های نیکل آهنی بسیار بادوام هستند و همانطور که ادیسون در اتومبیل های الکتریکی اولیه خود نشان داد ، برخی از این باتری ها تا 40 سال عمر می کنند و دوام دارند.
هنگامی که مولدر و تیمش می دانستند که الکترودهای مورد استفاده در باتری های نیکل-آهن می توانند آب را تجزیه کنند ، با دیدن اینکه قبل از تولید هیدروژن انرژی بیشتری ذخیره می کنند ، شگفت زده شدند. به عبارت دیگر، باتری زمانی که به عنوان الکترولیز استفاده می شود عملکرد بهتری دارد. آنها از دیدن الکترودهایی که به خوبی توسط الکترولیز تحمل می شوند و می توانند باعث آسیب و تلفات بیشتر باتری های معمولی شوند، شگفت زده شدند.
مولدر می گوید: «قالب ساز.
“در طول آزمایشات به این نتیجه رسیدیم که باتری توسعه یافته نیز عملکرد خوبی دارد و بهره وری انرژی به حدود 80 تا 90 reaches می رسد.”
مولد این سیستم ذخیره موقت انرژی “باتولایزر” نامیده می شود. مولدر امیدوار است این کشف دو چالش عمده مربوط به انرژی های تجدیدپذیر را حل کند: ذخیره انرژی و تولید سوخت پاک.
مولدر می گوید:
همه چیز به موضوع باتری ها از یک سو و مسئله هیدروژن از طرف دیگر برمی گردد. “
انرژی تجدید پذیر
بزرگترین چالش برای منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشید غیر قابل پیش بینی بودن آنهاست. در واقع ، با کمک آنها لازم است تعیین کنیم که چقدر انرژی می تواند اندازه گیری شود و چقدر می تواند مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال ، انرژی خورشیدی می تواند نیازهای روز و تابستان و تابستان را برطرف کند ، اما وضعیت در شب یا در ماه های سرد و ابری تغییر می کند.
باتری‌های معمولی، مانند باتری‌های لیتیومی، می‌توانند انرژی را برای مدت کوتاهی ذخیره کنند، اما وقتی کاملاً شارژ شوند، دیگر نمی‌توانند از مازاد آن استفاده کنند. در غیر این صورت ممکن است بیش از حد گرم شوند یا حتی خراب شوند.
“تحقیقات توسط جان بارتون ، محقق دانشکده مهندسی مکانیک در انگلستان و دانشگاه Loughborough انجام می شود:”
“باتری های نیکل نیکل شرایط انعطاف پذیری بیشتری دارند و می توانند شرایط متفاوتی را نسبت به سایر باتری ها تحمل کنند.”
باتری های نیکل-آهن علاوه بر تولید هیدروژن ، خواص مفید دیگری نیز دارند که مهمترین آنها این است که می توان آنها را در شرایط غیرمعمول ذخیره کرد. مزیت دیگر دوام بالای چنین باتری هایی است و همانطور که گفته شد ادیسون توانست به مدت 40 سال از یکی از این باتری ها در خودروهای برقی استفاده کند. همچنین از فلزاتی مانند نیکل و آهن در تولید این باتری ها استفاده می شود که یکی از رایج ترین فلزات در مقایسه با کبالت است که برای ساخت باتری های معمولی استفاده می شود.
همه اینها نشان می دهد که از چنین باتری هایی می توان برای تولید انرژی تجدید پذیر استفاده کرد و این می تواند مزایای بیشتری را به دنبال داشته باشد.
قیمت انرژی های تجدیدپذیر ، مانند بسیاری از صنایع دیگر ، بر اساس عرضه و تقاضا در نوسان است. به عنوان مثال ، در یک روز آفتابی ، بدون شک مقدار زیادی انرژی خورشیدی در دسترس است که به کاهش هزینه انرژی کمک می کند ، اما در روزهای ابری وضعیت تغییر می کند.
مولدر می گوید: “وقتی هزینه برق زیاد است ، می توان از این منابع انرژی برای شارژ و استفاده از باتری ها با استفاده از چنین منابع انرژی استفاده کرد.”
مولدر معتقد است به دلیل دوام سیستم ، باتولایزر می تواند الکترولیز و تولید هیدروژن را با هزینه کم و به مدت طولانی پردازش کند. در حالی که هیدروژن یک محصول مستقیم از آرد است ، مواد مفید دیگر را می توان از این طریق تهیه کرد. می توان آن را از خمیر، آمونیاک یا متانول تهیه کرد که معمولاً نگهداری و حمل و نقل آن آسان است.
“هانس ورگنهاف ، مدیرعامل Proton Ventures ،”
“با توجه به باتری مجهز به باتری ، می توان امیدوار بود که کارخانه آمونیاک به کار خود ادامه دهد و به نیروی انسانی کمتری نیاز داشته باشد.” هزینه های بهره برداری و نگهداری این گونه نیروگاه ها نیز کاهش می یابد و از این رو او آمونیاک را ارزان ترین روش برای دوام و پایداری می داند. تولید انرژی سبز “
باتری نیکل-آهن پس از 120 سال
در حال حاضر ، بزرگترین باتری موجود 15 کیلو وات / 15 کیلووات ساعت است و دارای ظرفیت باتری کافی و ذخیره هیدروژن طولانی مدت برای تغذیه 1.5 خانه است. سرویس 30 کیلووات / 30 کیلووات ساعت نسخه بزرگتر در کارخانه مگنوم در آمشائون هلند است که هیدروژن کافی را برای برآوردن نیازهای نیروگاه تأمین می کند.
کارشناسان در تلاش هستند تا استفاده از باتری ها را برای مزارع خورشیدی و بادی به حداکثر برسانند و ظرفیت آن را به مقیاس گیگاوات برسانند که معادل برق تولید شده توسط حدود 400 توربین بادی بزرگ است. این سیستم می تواند برای تغذیه برخی از مکان های جغرافیایی که به شبکه توزیع برق عمومی دسترسی ندارند ، مفید باشد.
لازم به ذکر است که در تولید این باتری ها از فلزات نسبتا ارزان و معمولی استفاده می شود. برخلاف لیتیوم ، استخراج فلزاتی مانند نیکل و آهن آسیب کمتری به محیط وارد می کند.
[ad_2]
